一種制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用硫酸氫鉀和氫氧化鈣制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫酸鉀作為一種重要的無氯優(yōu)質(zhì)鉀肥，廣泛運用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，它不但能提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，還能改善其品質(zhì)，受到廣大農(nóng)民朋友的喜愛。然而鉀鹽是一種不可再生資源，且在全球的分布極不平衡，主要在北半球，其中加拿大和原蘇聯(lián)分別占世界鉀鹽總資源量的40%和37%。其余的已知儲量分布在美國、歐洲、中東、泰國、剛果等地。
[0003]中國是貧鉀國家，鉀資源主要分布在西北、西南地區(qū)，近期，中部湖北省松滋市境內(nèi)也探明了儲量達48億噸的鉀鹽資源。我國是世界上最大的鉀鹽消費國之一，每年需要消耗約1100余萬噸鉀鹽，鉀鹽無機和有機產(chǎn)品品種已達100余種，而我國的鉀鹽年產(chǎn)量僅為350萬噸左右，70 %依賴進口，鉀鹽已成為我國急缺的重要戰(zhàn)略物資之一。
[0004]然而中國對鉀鹽的需求每年在不斷地遞增，巨大的需求缺口，為鉀鹽市場提供了廣闊的前景。目前，全球鉀鹽供不應(yīng)求，價格不斷上漲。然而鉀鹽尤其是優(yōu)質(zhì)硫酸鉀的生產(chǎn)技術(shù)一直為部分企業(yè)所保密，如何生產(chǎn)高品質(zhì)的硫酸鉀一直困擾著化工生產(chǎn)企業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對以上問題，提供一種利用硫酸氫鉀和氫氧化鈣制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和經(jīng)濟效益最大化。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法，其化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0007]2KHS04+Ca (OH) 2 = CaSO 4 I +K 2S04+2H20
[0008]K2S04+Ca (OH) 2 = CaSO 4 I +KOH
[0009]具體步驟為:
[0010]I)將KHSOjP Ca(OH) 2按摩爾比1:1.2?1.5稱取，然后分別加水進行溶解和調(diào)漿得到KHSO4溶液和Ca(OH) 2乳濁液，然后將所得的KHSO 4溶液和Ca(OH) 2乳濁液混合，在90-100°C下反應(yīng)I?1.5小時；
[0011]2)步驟I)所得的物料在維持88-95°C下過濾，所得的濾渣用90°C以上水洗滌過濾，再向濾渣中加入H2SO4，調(diào)節(jié)PH至中性得到CaSO4；
[0012]3)步驟2)中高溫過濾后得到的濾液中加入甲醇，攪拌過濾后得到K2SO^體和濾液；所得濾液蒸餾分別得到甲醇、水和剩余殘液，將剩余殘液通過蒸發(fā)濃縮和冷卻澄清，得氫氧化鉀溶液。
[0013]考慮到硫酸鉀本身溶解度小，且受溫度的影響，高溫過濾和保證洗水溫度盡可能的提高硫酸鉀的回收率。故所得的物料在90°C左右過濾，所得的濾渣用90°C以上水洗滌過濾。
[0014]步驟3)利用硫酸鉀和氫氧化鉀在甲醇中的溶解情況將其有效分離開，故在過濾后得到的濾液中加入甲醇。
[0015]進一步的，較高的液固比有利于提高產(chǎn)物中KOH的量，但過高的液固比攪拌受到限制，綜合分析步驟I)中加水量為KHS04、Ca (OH)2S質(zhì)量的1.5倍最合適。
[0016]步驟2)中洗滌后過濾的濾液收集，用于步驟I)中的調(diào)漿。
[0017]步驟2)中得到的CaSO4S多次洗滌進行純化。
[0018]步驟3)中甲醇的加入體積與濾液的量相等。
[0019]所述步驟3)中蒸餾得到的甲醇重復(fù)利用，蒸餾得到的水在步驟I)溶解和調(diào)漿時重復(fù)利用。
[0020]所述步驟3)中蒸制得的氫氧化鉀溶液的質(zhì)量濃度為45%?50%。
[0021]本發(fā)明工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高，K2O含量彡50%，便于工業(yè)化應(yīng)用，且用Ca(0H)2、CaO作為原料價格便宜、成本低，經(jīng)濟效益好；將含甲醇混合濾液蒸餾可實現(xiàn)資源循環(huán)利用，同時副產(chǎn)物氫氧化鉀也具有較高經(jīng)濟價值。
[0022]該發(fā)明的優(yōu)勢在于聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀，少量的氫氧化鉀則大大提高了產(chǎn)品附加值，但要得到氫氧化鉀，在反應(yīng)中就必須有大量過量的氫氧化鈣和較低的液固比。大量未反應(yīng)的氫氧化鈣殘留在硫酸鈣濾餅中，一是浪費，二是不好再次利用，本發(fā)明中采用梯度交叉反應(yīng)有效的解決的這點難題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例及附圖來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。其工藝流程如圖1所示。
[0025]實施例1:
[0026]一種制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法，具體步驟為:
[0027]I)KHSO4和 Ca(OH) 2按摩爾比 1:1 稱取，分別稱取 KHSO 4272g 和 Ca(0H)2148g，加500ml水對KHSO4進行加熱溶解，加150ml水對Ca(OH) 2進行調(diào)漿；然后將所得的溶液混合均勻，在90-100°C反應(yīng)Ih ；
[0028]2)步驟I)所得的物料直接過濾，過濾溫度維持90°C左右，得到550ml左右的濾液，所得的濾餅用總共500ml、90°C以上水分兩次洗滌過濾，洗滌得到的濾液和之前550ml濾液混合到一起共計約1040ml。再向濾渣中加入稀H2SO4并攪拌，調(diào)節(jié)PH至中性得到CaSO4;
[0029]3)步驟2)過濾后得到的濾液按體積比1:1加入甲醇1040ml并攪拌，硫酸鉀此時基本全部析出，過濾后得到K2SO4固體151g和濾液，濾液為甲醇、氫氧化鉀的水溶液；所得濾液蒸餾分別得到甲醇、水和剩余殘液，將剩余殘液通過蒸發(fā)濃縮和冷卻澄清，得液體氫氧化鉀濃縮液20g，其質(zhì)量濃度為15%。
[0030]所得K2SO4分析 K 20% = 50.2 %。
[0031]實施例2:
[0032]一種制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法，具體步驟為:
[0033]I) KHSO4 和 Ca (OH) 2按 mo I 比 1: 1.2 稱取，分別稱取 KHSO 4272g 和 Ca (OH) 2178g，加500ml水對KHSO4進行加熱溶解，加180ml水對Ca(OH) 2進行調(diào)漿；然后將所得的溶液混合均勻，在90-100°C反應(yīng)Ih ；
[0034]2)步驟I)所得的物料直接過濾，過濾溫度維持90°C左右，得到570ml左右的濾液，所得的濾餅用總共500ml、90°C以上水分兩次洗滌過濾，洗滌得到的濾液和之前570ml濾液混合到一起共計約1050ml。再向濾渣中加入稀H2SO4并攪拌，調(diào)節(jié)PH至中性得到CaSO4;
[0035]3)步驟2)過濾后得到的濾液按體積比1:1加入甲醇1050ml并攪拌，硫酸鉀此時基本全部析出，過濾后得到K2SO4固體140g和濾液，濾液為甲醇、氫氧化鉀的水溶液；所得濾液蒸餾分別得到甲醇、水和剩余殘液，將剩余殘液通過蒸發(fā)濃縮和冷卻澄清，得液體氫氧化鉀濃縮液20g，其質(zhì)量濃度為46%。
[0036]所得K2SO4分析 K 20% = 51.0%。
[0037]實施例3:
[0038]如圖1所示，一種制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法，具體步驟為:
[0039]I) KHSO4 和 Ca (OH) 2按 mo I 比 1: 1.5 稱取，分別稱取 KHSO 4272g 和 Ca (OH) 2222g，加500ml水對KHSO4進行加熱溶解，加220ml水對Ca(OH) 2進行調(diào)漿；然后將所得的溶液混合均勻，在90-100°C反應(yīng)Ih ；
[0040]2)步驟I)所得的物料直接過濾，過濾溫度維持90°C左右，得到600ml左右的濾液，所得的濾餅用總共500ml、90°C以上水分兩次洗滌過濾，洗滌得到的濾液和之前600ml濾液混合到一起共計約1070ml。再向濾渣中加入稀H2SO4并攪拌，調(diào)節(jié)PH至中性得到CaSO4;
[0041]3)步驟2)過濾后得到的濾液按體積比1:1加入甲醇1070ml并攪拌，硫酸鉀此時基本全部析出，過濾后得到K2SO4固體132g和濾液，濾液為甲醇、氫氧化鉀的水溶液；所得濾液蒸餾分別得到甲醇、水和剩余殘液，將剩余殘液通過蒸發(fā)濃縮和冷卻澄清，得液體氫氧化鉀濃縮液30g，其質(zhì)量濃度為47%。
[0042]所得K2SO4分析 K 20% = 50.7 %。
【主權(quán)項】
1.一種制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法，其特征在于，具體步驟為: 1)將KHSOjPCa(OH) 2按摩爾比1:1.2-1.5稱取，然后分別加水進行溶解和調(diào)漿得到KHSO4溶液和Ca (OH) 2乳濁液，然后將所得的KHSO 4溶液和Ca (OH) 2乳濁液混合，在90_100°C下反應(yīng)1~1.5小時； 2)步驟I)所得的物料在維持88-95°C下過濾，所得的濾渣用90°C以上水洗滌過濾，再向濾渣中加入H2SO4,調(diào)節(jié)PH至中性得到CaSO4; 3)步驟2)中高溫過濾后得到的濾液中加入甲醇，攪拌過濾后得到K2SO4固體和濾液；所得濾液蒸餾分別得到甲醇、水和剩余殘液，將剩余殘液通過蒸發(fā)濃縮和冷卻澄清，得氫氧化鉀溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟I)中加水量為KHSO4、Ca(OH),^量的1-2倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟2)中洗滌后過濾的濾液收集，用于步驟I)中的調(diào)漿。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟2)中得到的CaSO4S多次洗滌進行純化。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟3)中甲醇的加入體積與濾液的量相等。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟3)中蒸餾得到的甲醇重復(fù)利用，蒸餾得到的水在步驟I)溶解和調(diào)漿時重復(fù)利用。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟3)中蒸制得的氫氧化鉀溶液的質(zhì)量濃度為45%?50%。
【專利摘要】一種制備硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)氫氧化鉀的方法，將KHSO4和Ca(OH)2分別溶解和調(diào)漿后在90℃-100℃反應(yīng)1.5小時，控制反應(yīng)溫度，然后趁熱過濾并用熱水洗滌過濾，濾渣加硫酸調(diào)pH為酸性后得到CaSO4；濾液中加入甲醇攪拌，過濾分離得K2SO4固體和混合濾液；將所得混合濾液蒸餾，分別得到甲醇、水、剩余殘液，剩余殘液通過蒸發(fā)濃縮和冷卻澄清，制得含45%～50%氫氧化鉀溶液。本發(fā)明工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高，原材料便宜，便于工業(yè)化應(yīng)用，且通過將含甲醇混合濾液蒸餾可實現(xiàn)資源循環(huán)利用，同時副產(chǎn)物氫氧化鉀也具有較高經(jīng)濟價值。
【IPC分類】C01D5/08, C01D1/20
【公開號】CN104909389
【申請?zhí)枴緾N201510290986
【發(fā)明人】李萬清, 肖林波, 田承濤, 廖秋實, 黃天欽
【申請人】湖北三寧化工股份有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月29日